26.01.2021 Aufrufe

Mehr als Forschung-2-Erfolgsgeschichten Fraunhofer IEM-digital-Doppelseiten

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.

AUSGABE

#2

FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR ENTWURFSTECHNIK MECHATRONIK IEM

MEHR ALS

FORSCHUNG

ERFOLGSGESCHICHTEN AUS DEM FRAUNHOFER IEM


Inhalt

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Inhalt

Inhalt

Editorial ............................................................................................................................................................................... 5

Kernkompetenz Software Engineering

Unsere Kernkompetenzen auf einen Blick ........................................................................................................................ 6

dSPACE – Modellbasierte Automotive-Softwareentwicklung ................................................................................................. 28

Interview: Ulrich Gesing, dSPACE ......................................................................................................................................... 30

GEA – Coaching on the Job ................................................................................................................................................. 32

Unsere Zielmärkte und Kunden ......................................................................................................................................... 8

Kernkompetenz IT-Security

Kernkompetenz Intelligente Technische Systeme

achelos – Optimierte Open-Source-Software verbessert Entwicklungsprozess ....................................................................... 34

Interview: Thomas Freitag, achelos ....................................................................................................................................... 36

VDMA – Schulung »Security by Design« ................................................................................................................................ 38

düspohl – Robotik in der Oberflächentechnik ........................................................................................................................ 10

Interview: Uwe Wagner, düspohl .......................................................................................................................................... 12

heroal – Condition Monitoring in Smart-Home-Systemen ..................................................................................................... 14

Kernkompetenz Virtualisierung und Modellbildung

Kernkompetenz Digitale Transformation

CLAAS Industrietechnik – Augmented Reality in der Landtechnik ....................................................................................... 40

Interview: Antonius Lüke, CLAAS Industrietechnik ................................................................................................................ 42

Miele – Virtuelle Prototypen ................................................................................................................................................. 44

mediaprint solutions – Einführung einer IT-Systemlandschaft ............................................................................................... 16

Interview: Tobias Kaase & Dominik Haacke, mediaprint solutions .......................................................................................... 18

Digitale Heimat PB – Digitale Transformation von Städten und Gemeinden am Beispiel Paderborn ......................................... 20

Kontakt und Impressum ................................................................................................................................................... 47

Kernkompetenz Systems Engineering

Miele – Systems Engineering für die Wäschepflege ................................................................................................................ 22

Interview: Christian Laumann & Viktor Wiens, Miele ............................................................................................................. 24

CLAAS – Requirements Engineering zur Innovationsentwicklung ........................................................................................... 26



Editorial

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Editorial

Editorial

Liebe Leserinnen und Leser,

intelligente technische Systeme durchdringen die Industrie

immer stärker. Neue smarte Produkte und Produktionsmaschinen

sowie Unternehmensprozesse entstehen in nie dagewesener

Anzahl. Die Chancen, die sich so für die Wirtschaft

ergeben, sind fast grenzenlos. Gleichzeitig ist diese Entwicklung

für Unternehmen auch mit zahlreichen Herausforderungen

verbunden.

Das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik

IEM versteht sich als Partner, um diesen Anforderungen wirkungsvoll

und nachhaltig zu begegnen. Unsere Forscherinnen

und Forscher sind technologisch auf der Höhe der Zeit und

erarbeiten bereits heute die Lösungen für morgen.

Unsere fachliche DNA ist nicht durch eine spezifische Disziplin

geprägt, sondern setzt sich aus vielen Fachbereichen wie

Informatik, Maschinenbau, Elektrotechnik oder Wirtschaftswissenschaften

zusammen. Unser Ziel ist die anwendungsorientierte

Umsetzung unserer Forschungserkenntnisse. Das

gelingt uns, weil wir Problemstellungen aus der Wirtschaft

analysieren und verstehen, um gemeinsam mit Unternehmen

passgenaue Lösungen zu entwickeln.

Wie diese Zusammenarbeit aussehen kann, zeigen wir im

Rahmen unserer Broschürenreihe »Mehr als Forschung«. Auf

48 Seiten geben wir Ihnen einen Einblick in aktuelle Praxisbeispiele

aus Industrie und Wirtschaft. Diese Erfolgsgeschichten

zeigen, wie wir unsere Kompetenzen und Forschungsergebnisse

aus den Bereichen Intelligente Technische Systeme, Digitale

Transformation, Systems Engineering, Software Engineering,

IT-Security sowie Modellbildung und Virtualisierung in

die Praxis übertragen und im Unternehmensalltag etablieren

– individuell auf unsere Kunden und ihre Ziele zugeschnitten.

Die gemeinsamen Projekte sind dabei so vielfältig wie die

intelligenten Technologien und ihre Möglichkeiten selbst. Ob

Condition Monitoring in Smart-Home-Systemen, der Einsatz

von Robotik in der Oberflächentechnik oder die digitale Transformation

von Städten und Gemeinden: Mit den Inhalten in

dieser Broschüre bekommen Sie einen Eindruck, wie unsere

anwendungsorientierte Forschung in der Wirtschaft direkten

Nutzen stiftet.

Wir wünschen Ihnen viel Spaß beim Lesen.

Haben wir Ihr Interesse an einer Zusammenarbeit geweckt?

Dann sprechen Sie uns gerne an!

Prof. Dr.-Ing. habil. Ansgar Trächtler

Institutsleiter

Direktor Scientific Automation

Prof. Dr. Eric Bodden

Direktor Softwaretechnik

und IT-Sicherheit

Prof. Dr.-Ing. Roman Dumitrescu

Direktor Produktentstehung

v.l.: Prof. Roman Dumitrescu, Prof. Ansgar Trächtler, Prof. Eric Bodden; © Fraunhofer IEM

4 | 48 5 | 48



Unsere Kernkompetenzen auf einen Blick

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Unsere Kernkompetenzen auf einen Blick

Unsere Kernkompetenzen

auf einen Blick

Software Engineering

Innovative Funktionen technischer Systeme basieren zunehmend auf Software. Als unerlässlicher

Bestandteil ermöglicht sie ergänzende digitale Services, zum Beispiel zur Überwachung

und Optimierung des laufenden Betriebs. Die Qualität angebotener Produkte und Dienstleistungen

hängt dabei maßgeblich von der Softwarequalität ab. Das Fraunhofer IEM unterstützt

Unternehmen mit maßgeschneiderten Prozessen, Methoden und Werkzeugketten bei der

effizienten Entwicklung sicherer Software in höchster Qualität.

Hochwertige Software ist die Basis zukunftsweisender technischer Systeme: Mit

unserer langjährigen Erfahrung im Software Engineering setzen wir neue Maßstäbe

in der Qualität komplexer Softwarelösungen.

Intelligente Technische Systeme

Intelligente technische Systeme benötigen eine breite Basis hoch anspruchsvoller Technologien

– ob virtuelle Sensorik, selbstoptimierende Regelungen, maschinelles Lernen, Molded

Interconnect Devices, Location-based Services oder Augmented und Virtual Reality: Das Fraunhofer

IEM beherrscht den Stand der Technik und setzt in einzelnen Gebieten Standards. Dabei

steht stets die bedarfsorientierte Anwendung der Technologien im Mittelpunkt.

Ob mit maschinellem Lernen, selbstoptimierenden Algorithmen oder Augmented-

Reality-Lösungen: Wir unterstützen Unternehmen mit unserer breiten Technologiekompetenz

für intelligente technische Systeme.

Digitale Transformation

Die Digitalisierung verändert die Marktleistung von Unternehmen und die Art, diese zu

entwickeln. Keine Fachdisziplin kann alleine derart komplexe technische Systeme realisieren.

Systems Engineering liefert fachdisziplinübergreifende Denk- und Handlungsweisen. Es ermöglicht

die Kommunikation und Kooperation aller beteiligten Personen und macht das in Entstehung

befindliche System greifbar und validierbar. Dafür arbeitet das Fraunhofer IEM an Methoden,

Verfahren und IT-Lösungen für ein interdisziplinäres, ganzheitliches Engineering.

Digitalisierung heißt Veränderung: Wir entwickeln Strategien, Methoden und

Werkzeuge, die die technische, organisatorische und soziale Transformation gleichermaßen

berücksichtigen.

IT-Security

Um Cyberangriffe effektiv abzuwehren, müssen software-intensive Systeme sicher entwickelt

und eingesetzt werden. Das Fraunhofer IEM unterstützt Anbieter von Software- und

Hardwarelösungen bei der bedarfsgerechten Einführung und Umsetzung eines auf die eigenen

Prozesse zugeschnittenen Secure Development Lifecycle, der auf leistungsfähigen Softwarewerkzeugen

basiert. Für Hersteller und Betreiber von Systemen entwirft und prüft das Fraunhofer

IEM zuverlässige IT-Sicherheitskonzepte und -maßnahmen.

Bei der Entwicklung technischer Systeme kommen Unternehmen nicht mehr an

Fragen der IT-Sicherheit vorbei: Als verlässlicher Partner erarbeiten wir mit Softwareentwicklern

und Anwendern von IT-Systemen einen maßgeschneiderten Secure

Development Lifecycle.

Virtualisierung und Modellbildung

Moderne Simulations- und Virtualisierungslösungen steigern die Effizienz in Entwicklungsprozessen.

Bereits in frühen Phasen der Produktentwicklung ersetzen virtuelle Modelle und

teilvirtualisierte Systeme aufwendige Funktionsmuster und Prototypen. Sie ermöglichen flexible

Systemtests, eine effektive Fehlersuche, reduzieren Entwicklungszeiten sowie Kosten und können

über den gesamten Lebenszyklus genutzt werden. Das Fraunhofer IEM spricht in diesem

Zusammenhang von digitalen Zwillingen.

Digitale Modelle und Prototypen ermöglichen schlanke und transparente Entwicklungsprozesse:

Mit unseren Methoden und Techniken zur Virtualisierung und Modellbildung

arbeiten Unternehmen ganzheitlicher, kreativer und schneller.

Systems Engineering

Die Digitalisierung von Produkten, Prozessen und Geschäftsmodellen bedeutet einen umfassenden

Transformationsprozess, den es unternehmensindividuell zu bewältigen gilt. Auf

diesem Weg ist das Fraunhofer IEM ein verlässlicher Partner. Mit Strategiekompetenz, Methodenwissen

und Technologie-Know-how entwickelt es maßgeschneiderte Lösungen, die sowohl

die technologische Sichtweise als auch unternehmenseigene Voraussetzungen, Potenziale und

Ziele berücksichtigen.

Die Entwicklung intelligenter technischer Systeme ist unsere Profession: Mit

unserem disziplinübergreifenden Systems-Engineering-Ansatz optimieren wir den

Produktentstehungsprozess – von der ersten Idee bis zur Marktreife.

Weiterführende Informationen zu unseren Kernkompetenzen, laufenden Projekten

und Möglichkeiten der Zusammenarbeit finden Sie hier

www.iem.fraunhofer.de

6 | 48

7 | 44



Unsere Zielmärkte und Kunden

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Erfolgsgeschichten aus dem Fraunhofer IEM

Unsere Zielmärkte und Kunden

Erfolgsgeschichten

aus dem Fraunhofer IEM

Maschinen- und Anlagenbau

Ostwestfalen-Lippe (OWL) zählt mit rund 300 Unternehmen zu den führenden Maschinenbaustandorten

in Europa. Um diese Spitzenposition zu erhalten, fokussieren wir uns mit

unseren Kunden darauf, der zunehmenden Komplexität ihrer Produkte mit einem fachübergreifenden,

ganzheitlichen Entwicklungsprozess zu begegnen. Wir bringen Intelligenz in ihre

Produktion und ihre Produkte und begleiten sie dabei, ihre digitalen Geschäftsfelder mit einer

entsprechenden internen Wertschöpfung auszubauen.

Smart Living

Smart Living beschreibt den Trend zu digitalen, vernetzten Diensten und Anwendungen

für den Endverbraucher. Unsere Kunden aus den Bereichen Haushaltsgeräte, Lichtinfrastruktur

oder öffentliche Versorgung unterstützen wir vor allem bei der modellbasierten Entwicklung

dieser komplexen Systeme. Dabei denken wir Bedienbarkeit und neue Geschäftsmodelle von

Beginn an mit und behalten das Thema Datensicherheit im Blick.

Mobilität und Transport

In OWL, in Deutschland und weltweit profitieren Automobilhersteller, -zulieferer und die

Nutzfahrzeugindustrie von unserem Technologie-Know-how für innovative Fahrwerke. Insbesondere

die disziplinübergreifende und modellbasierte Entwicklungsmethodik wird immer bedeutender:

Die Mobilität von morgen ist ein vernetztes, autonomes System, das unsere Kunden

zunehmend in global verteilten Kooperations- und Wertschöpfungsnetzwerken entwickeln.

Industrieautomatisierung

Mit der Elektro- und Elektronikindustrie in Ostwestfalen-Lippe arbeiten wir vertrauensvoll

zusammen, wenn es um die intelligente Datenanalyse und die vernetzte und sichere Automatisierung

von Produktionssystemen geht. Mit Industrial Data Analytics, neuesten Kommunikationsstandards

und unseren disziplinübergreifenden Entwurfstechniken schaffen wir dabei

Lösungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

Informations- und Kommunikationstechnologie

Hersteller von Softwarelösungen profitieren von unseren Methoden und Erfahrungen

für die Entwicklung von individuellen, modularisierbaren und sicheren Softwareprodukten.

Nachgefragt sind unsere Leistungen rund um IT-Sicherheit mit Themen wie modularen

Softwarearchitekturen, der Einführung von (u. a. agiler) Methoden für einen effizienten

(Secure) Development Lifecycle sowie Softwarewerkzeuge zum automatisierten Auffinden von

Sicherheitsschwachstellen im Code.

8 | 48 9 | 48



Kernkompetenz Intelligente Technische Systeme

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Kernkompetenz Intelligente Technische Systeme

düspohl

Robotik in der

Oberflächentechnik

Mit maschineller Intelligenz zur

autonomen Produktion

Ausgangssituation und Projektziel

Immer kleiner werdende Losgrößen bei zunehmend individuellen

Kundenwünschen und aufwendigen Rüstzeiten: Dieser

Herausforderung stand auch das Unternehmen düspohl aus

Schloß Holte-Stukenbrock gegenüber. Die Lösung: Der international

agierende Entwickler von Profilummantelungsmaschinen

sowie Kaschier- und Peripherieanlagen für die Holz- und

Kunststoffindustrie setzte auf die durchgängige Automatisierung

der Prozesskette. Ziel war es, Rüstzeiten zu minimieren

und die Fertigung kleiner Losgrößen mit individuellen Dekors

effizient und flexibel umzusetzen. Gemeinsam mit dem Fraunhofer

IEM entwickelte düspohl im Rahmen des 2012 gestarteten

Projekts RoboWrap die erste vollautomatisierte Profilummantelungsanlage

weltweit. Mittlerweile sind die Maschinen

bei namhaften Profilherstellern im Einsatz und die Technologie

wird kontinuierlich weiterentwickelt.

Lösung und Kundennutzen

Die Automatisierung des Ummantelungsprozesses wurde

durch eine große Zahl intelligent programmierter Roboter

erreicht. Die Forscher des Fraunhofer IEM entwickelten die

Softwarearchitektur, erarbeiteten die Roboteranordnung und

spezifizierten die Maschinentopologie. Dabei waren unterschiedliche

Fragen zu lösen und Anforderungen zu definieren:

Wie können die Roboter mit den notwendigen hohen Kräften

und doch nachgiebig arbeiten? Wie finden sie exakt ihre

Position wieder? Wie können Winkelfehler beim Anbringen

des Dekors vermieden werden? Und wie ist eine reibungslose

Konfiguration zu gewährleisten?

Das Projektteam, das für seine Arbeit 2012 mit dem

OWL-Innovationspreis ausgezeichnet wurde, entwickelte eine

Anlage, die auf Basis künstlicher Intelligenz neue Profile vollautomatisch

fertigen kann – ohne eine Rüstzeit von fünf

Minuten zu überschreiten. Werden die Positionierungen der

Andruckrollen aktuell noch vom Bediener der Maschine programmiert,

soll auch dieser Schritt zukünftig automatisiert

vonstattengehen. Aktuell arbeiten düspohl und das Fraunhofer

IEM im Rahmen eines KI-Marktplatz-Verbundprojekts

daran, auch den Einrichtungsprozess der Anlage zu automatisieren

und eine völlig autonome Produktion beliebiger

Profile zu ermöglichen. Hierzu verbindet das Fraunhofer IEM

konventionelle Modellbildung mit maschinellem Lernen und

demonstriert, wie intelligente Arbeitssysteme im deutschen

Mittelstand zukünftig gestaltet werden können.

Die düspohl Maschinenbau GmbH entwickelt,

produziert und vertreibt Anlagen zur Profilummantelung

und zum Kaschieren inklusive aller

Komponenten wie Beschickungs-, Vorschmelzoder

Trennsysteme. Die Marke ist international

für einen hohen Automatisierungsgrad und

innovative Lösungen bekannt.

Mitarbeiter: ca. 52

Umsatz: ca. 8,5 Mio. Euro

Branche: Sondermaschinenbau

Standort: Schloß Holte-Stukenbrock

© düspohl

10 | 48 11 | 48



Kernkompetenz Intelligente Technische Systeme

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Kernkompetenz Intelligente Technische Systeme

Interview

Uwe Wagner

Geschäftsführer /

Managing Director

düspohl

© Uwe Wagner

Herr Wagner, düspohl gehört bei der Entwicklung von Profilummantelungsmaschinen

sowie Kaschier- und Peripherieanlagen zu den innovativsten Unternehmen weltweit.

Wie haben Sie Innovation und Forschung in den Unternehmensalltag integriert?

Ich selbst bin seit 40 Jahren im Maschinenbau tätig, sehr technikaffin und immer auf der

Suche nach technischen Möglichkeiten, die es den Menschen einfacher machen. Damit im

Unternehmensalltag Innovationen gelingen, spielen verschiedene Faktoren eine Rolle: Man

muss wissen, was technisch möglich ist. Man braucht ein bisschen Fantasie. Man muss den

Kunden zuhören. Und ganz wichtig: seinen Mitarbeitenden auch. Bei uns trägt jeder seine

Ideen zur Problemlösung und Entwicklung von Innovationen bei – Angestellte im Vertrieb

ebenso wie Mitarbeiter aus der Technik oder dem Marketing. Wir nehmen uns der Anliegen

und Probleme unserer Kunden an und führen sie zu einem positiven Ergebnis.

Im Rahmen des Forschungsprojekts RoboWrap haben Sie gemeinsam mit dem

Fraunhofer IEM die erste vollautomatisierte Profilummantelungsmaschine

entwickelt. Wie ist es dazu gekommen?

Am Anfang ging es grundsätzlich um die Machbarkeit. Die Idee zu einer solchen Maschine

hatte ich im Jahr 2000. Ummantelungsprozesse sind sehr komplex und basieren auf vielen

manuellen Einstellungen. Dafür bedarf es eines umfassenden Erfahrungswissens. Die Rüstzeiten

sind dennoch sehr hoch, der Ausschuss oftmals auch. Gleichzeitig werden die Anforderungen

individueller. Just-in-time-Lösungen sind quasi der Schlüssel zum Glück. Man kommt also nicht

umhin, die Ummantelung zu automatisieren. Die Frage war nur: Wie real ist das? Ich konnte

mir vorstellen, dass die Programme und Rechenleistungen das mal möglich machen würden. Ich

wusste, das würde viele Jahre dauern. Aber: Wer nicht anfängt, wird nie fertig. Und wir haben

angefangen – und waren gemeinsam mit allen Projektbeteiligten erfolgreich.

» Bei uns trägt jeder seine Ideen zur Problemlösung und Entwicklung von Innovationen bei –

Angestellte im Vertrieb ebenso wie Mitarbeiter aus der Technik oder dem Marketing.«

Uwe Wagner, Geschäftsführer / Managing Director düspohl

Welche Herausforderungen mussten im Rahmen des Projekts gemeistert werden?

Es gab sehr viele Herausforderungen. Wir brauchten eine Mechanik, die die für eine

Ummantelung notwendigen Freiheitsgrade möglich macht. Wir brauchten kleine Roboter, die

eng nebeneinander arbeiten können, ohne sich mit einem Bauabstand von 200 mm gegenseitig

zu behindern. Bei dem Prototypen waren es acht Roboter; die neueste Maschine arbeitet mit

47 Sechs-Achs-Robotern. Wir mussten eine eigene Software programmieren. Und immer wieder

gab es auch Rückschläge. Aber das gehört dazu. Innovationen kosten Zeit und auch Geld.

Aber es ist wichtig, dranzubleiben und Lösungen zu finden.

Das Projektteam ist drangeblieben. Mittlerweile sind die RoboWrap-Maschinen bei

Profilherstellern im Betrieb. Was können diese Maschinen, was andere nicht können?

Die Maschinen sind vollautomatisiert. Sie sind in der Lage, die ursprünglich festgelegte Aufgabe

zu analysieren, mit dem vorhandenen Material zu realisieren und zu reproduzieren. Die

reine Einrüstzeit liegt bei fünf Minuten. Das spart Zeit, Kosten und nach anderthalb Metern

sind verkaufsfähige Stücke fertig. Aktuell sammeln wir mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI)

Betriebsdaten der Profileinstellungen, bei denen die Ummantelung einwandfrei gelaufen ist.

Das ist eine wichtige Basis, um zukünftig auch den Einrichtprozess zu automatisieren. Daran

arbeiten wir gerade – auch zusammen mit dem Fraunhofer IEM.

Was raten Sie Unternehmen, die der Digitalisierung und KI-Technologien zögerlich

gegenüberstehen?

Ich finde das Thema faszinierend. Künstliche Intelligenz wird unsere Zukunft maßgeblich

verändern. Ich kann nur dazu raten, das anzunehmen und für sich nutzbar zu machen. Es gibt

so viele Prozesse, die mit KI optimiert werden können. Das ist unglaublich. Natürlich gibt es

auch negative Seiten und auch die muss man im Auge behalten. Aber die Möglichkeiten, die

künstliche Intelligenz bietet, sind so vielfältig. Ich bin überzeugt, dass wir mit düspohl auf dem

richtigen Weg sind. Wir werden auch weitere Digitalisierungs- und KI-Projekte umsetzen. Man

muss sich nur trauen.

Wie haben Sie die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IEM erlebt?

Ein solches Forschungsprojekt ist natürlich immer auch von den beteiligten Personen abhängig.

Aber alle im Projektteam waren sehr offen. Was mir besonders gefällt: Die Experten vom

Fraunhofer IEM arbeiten sehr lösungsorientiert und engagiert. Sie nehmen sich der Sache an

und machen sie zu ihrer eigenen Problematik. Besser geht es doch nicht.

12 | 48 13 | 48



Kernkompetenz Intelligente Technische Systeme

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Kernkompetenz Intelligente Technische Systeme

heroal

Condition Monitoring

in Smart-Home-Systemen

Mehr Funktionalität für Rollladensysteme

Ausgangssituation und Projektziel

heroal entwickelt und produziert Aluminium-Systemlösungen

für Rollläden, Sonnenschutz, Rolltore, Fenster, Türen und

Fassaden. Neben der Entwicklung und Produktion der Systeme

betrachtet heroal ebenfalls die Nutzungsphase und setzt hier

auf innovative Ansätze, die einen Mehrwert in diesem Abschnitt

des Lebenszyklus generieren. Condition Monitoring

und Predictive Maintenance sind hierbei für heroal besonders

interessant, um auch die bestehenden Geschäftsmodelle

in diese Richtung weiterzuentwickeln. Die Umsetzung einer

prädiktiven Wartung setzt allerdings voraus, dass heroal das

Verhalten der Systeme – besonders auch das Langzeitverhalten

– gut interpretieren und mit möglichst geringem Aufwand

erkennbar machen kann. Die Herausforderung hierbei

ist, aus möglichst wenigen Systemgrößen auf Fehler schließen

zu können. Ohne eine vorherige Erfassung und eine detaillierte

Analyse der verfügbaren Systemgrößen ist ein solcher Ansatz

allerdings nicht ohne Weiteres umzusetzen. Im Rahmen des

Projekts arbeitet heroal gemeinsam mit dem Fraunhofer IEM

daran, diese und weitere Funktionalitäten in die Produkte zu

integrieren.

Lösung und Kundennutzen

In intensiven und umfangreichen Systemtests werden

die Produkte von heroal analysiert. An Systemaufbauten von

Rollläden werden für dieses Projekt Sensoren appliziert, um

zunächst Systemgrößen aufzunehmen. An mehreren Prüfstandsaufbauten

im Mechatronic Testing Lab des Fraunhofer

IEM fahren die elektrischen Rollladensysteme über mehrere

Monate bis zu 10.000 Mal hoch und runter, um die Systeme zu

testen und das Systemverhalten zu erforschen. Dabei werden

wichtige Systemgrößen wie Stromaufnahme und Temperatur

betrachtet. Sie erlauben eine Aussage darüber, wie die aktuelle

Konstitution eines Systems ist und wann eine nächste Wartung

durchgeführt werden muss.

Das gemeinsame Forschungsprojekt bietet heroal eine

wichtige Basis für die Umsetzung von Predictive Maintenance

und Condition Monitoring in den Produkten. Funktionen wie

eine aktive Zustandsüberwachung oder vorausschauende

Wartung können integriert und neue Serviceleistungen für

die Kunden etabliert werden. Das Verhalten der Systeme lässt

sich besser einschätzen. Die Kunden profitieren von höherem

Komfort, mehr Sicherheit und einem effizienteren Energiemanagement.

heroal - Johann Henkenjohann GmbH & Co. KG

entwickelt und produziert hochwertige und

innovative Aluminium-Systemlösungen für Rollläden,

Sonnenschutz, Rolltore, Fenster, Türen und

Fassaden. heroal-Systeme setzen Maßstäbe in

Innovation und Qualität und wurden hierfür mehrfach

ausgezeichnet.

Mitarbeiter: ca. 800

Branche: Metallverarbeitung

Standort: Verl

© AndSus / Adobe Stock

14 | 48 15 | 48



Kernkompetenz Digitale Transformation

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Kernkompetenz Digitale Transformation

mediaprint solutions

Einführung einer

IT-Systemlandschaft

Transformation zur smart factory

in der Druckindustrie

Ausgangssituation und Projektziel

Die Druckindustrie ist im Umbruch: Der Wettbewerbsdruck

steigt, die Auflagen sinken, die Auftragsanzahl hingegen

nimmt zu. Gleichzeitig erwarten die Kunden eine Produktion

aus einer Hand und immer kürzere Lieferzeiten. Die

mediaprint solutions GmbH begegnet diesen Entwicklungen

mit einer Strategie, die unter anderem auf eine sehr flexible,

jedoch hochautomatisierte, digital vernetzte und transparente

Produktion setzt – und hat in Paderborn die mediaprint smart

factory errichtet. Durch die kleinteilige Produktion ist es in der

smart factory allerdings wesentlich aufwendiger, die Produktion

zu steuern. Aus diesem Grund begleitete das Fraunhofer

IEM das Großprojekt bei der Entwicklung einer geeigneten

IT-Systemlandschaft.

Lösung und Kundennutzen

Mit der mediaprint smart factory ist auf 1.800 qm eine

Produktionsstätte für einen hochindividuellen Druck innerhalb

des standardisierten Produkt- und Materialkatalogs entstanden.

Dabei setzt das Unternehmen auf transparente Prozesse

– von der Bestellung über die Produktion bis zur Lieferung. Die

Maschinen sind bestmöglich untereinander vernetzt, innerbetriebliche

Transportprozesse werden zukünftig automatisiert

und die Kunden sind per Programmierschnittstellen (API) direkt

angebunden.

Für die Entwicklung und Umsetzung dieser Prozesslandschaft

führte das Fraunhofer IEM eine systematische Ist-Analyse

der Fertigungsabläufe durch. In enger Abstimmung mit dem

Unternehmen wurden anschließend Anforderungen und

Abläufe für die automatisierte Auftragsabwicklung in der

mediaprint smart factory definiert und in einer Soll-Prozesslandschaft

zusammengeführt. Eine Datenlandkarte diente

als Basis für die Erstellung eines Lastenhefts, um kompatible

IT-Systeme auswählen zu können. Erfolg versprechende Systeme

und Anbieter wurden bewertet und priorisiert. So erhielt

das Unternehmen eine professionelle Grundlage, um das

für die Prozesslandschaft optimale System sowie zugehörige

Module auszuwählen und einzuführen.

Die mediaprint solutions GmbH ist ein Lösungsanbieter

für Offset-, Digitaldruck, Logistik und

Full-Service. An ihrem zentralen Produktionsstandort

in Paderborn schafft sie innovative

Print-Lösungen für B2B- und B2C-Märkte.

Mitarbeiter: 160

Branche: Druckindustrie

Standort: Paderborn

© mediaprint solutions

16 | 48 17 | 48



Kernkompetenz Digitale Transformation

MEHR ALS FORSCHUNG MEHR ALS FORSCHUNG Kernkompetenz Digitale Transformation

Interview

Tobias Kaase

Geschäftsführer

mediaprint solutions

Herr Haacke und Herr Kaase, Sie sind Geschäftsführer der mediaprint solutions GmbH:

Warum haben Sie sich zum Aufbau der mediaprint smart factory entschlossen?

Tobias Kaase: Unsere Branche steht vor großen Herausforderungen. Mass-Customization

und lagerlose Echtzeitproduktion sind zwei Trends, die die Druckproduktion nachhaltig prägen

werden. Darauf mussten wir reagieren und uns zukunftssicher aufstellen. Mit der mediaprint

smart factory haben wir auf 1.800 Quadratmetern eine weitgehend automatisierte und transparente

Produktionsstätte für Commodity-Produkte geschaffen. Hier drucken wir Bücher in

Kleinauflage und Auflage 1, Kataloge und technische Produktinformationen, Wandkalender

und Broschüren.

Dominik Haacke: Commodity- sowie Customized-Print sind unsere beiden Standbeine.

Wir sind als Customized-Druckerei groß geworden, also mit der Fertigung maßgeschneiderter,

sehr komplexer Produktvarianten. Gleichzeitig gehört mit Commodity-Print die Produktion

hoch standardisierter Druckerzeugnisse zu unserem Portfolio. Das sind zwei völlig unterschiedliche

Welten mit ganz anderen Anforderungen, die zuvor in einer Produktion vereint waren.

Mit der mediaprint smart factory haben Commodity-Produkte ihr eigenes Zuhause bekommen.

Welchen Herausforderungen standen Sie beim Aufbau dieser neuen Produktionslandschaft

gegenüber?

Dominik Haacke: Die genaue Definition des Produktionsprozesses von der Bestellung

bis zum Versand war eine komplexe Aufgabe. Wie soll die Arbeitsgestaltung aussehen? Wie

können die einzelnen Produktionsschritte zusammenlaufen? Was für IT-Systeme benötigen

wir, um diese automatisierte Produktion umzusetzen? Das Fraunhofer IEM hat uns im Rahmen

der Umsetzungsbegleitung von Digital in NRW sehr geholfen, Antworten auf diese und viele

weitere Fragen zu finden.

Tobias Kaase: Die Experten des Fraunhofer IEM haben in enger Abstimmung mit uns die

Soll-Prozesslandschaft und Datenlandkarte für die smart factory aufgenommen. Es wurden Anforderungen

und Abläufe festgelegt, ein Lastenheft von uns erstellt und kompatible IT-Systeme

ausgewählt. Durch diese gute Vorarbeit konnten wir die geplante Systemlandschaft in kurzer

Zeit Wirklichkeit werden lassen – und das trotz Corona und der damit verbundenen Einschränkungen.

Ende 2019 haben wir eine Ausschreibung gestartet, Ende Februar die Firma Ctrl-S

beauftragt und Anfang Juli sind wir live gegangen. Seit Ende Oktober sind unsere Kunden in

die neue Software integriert. Das System läuft.

© Tobias Kaase

Dominik Haacke

Geschäftsführer

mediaprint solutions

© Dominik Haacke

Welche Vorteile ergeben sich daraus für die Produktionsabläufe?

Dominik Haacke: Wir können unsere Prozesse gezielt auf die Anforderungen der jeweiligen

Druckproduktion ausrichten. Die mediaprint smart factory ermöglicht uns den hochindividuellen

Druck innerhalb des standardisierten Produkt- und Materialkatalogs. Dabei setzen wir

auf voll automatisierte Prozesse: Die Maschinen sind bestmöglich untereinander vernetzt, die

innerbetrieblichen Transportprozesse werden zukünftig automatisiert und die Kunden per API

angebunden. Das führt zu absoluter Klarheit und Transparenz der Prozesse – für alle Beteiligten.

Wir planen in den nächsten vier bis fünf Jahren mit einer Million Aufträgen pro Jahr. Das ist nur

mit einem entsprechenden Automatisierungsgrad möglich.

Tobias Kaase: Durch diesen maximalen Automatisierungsgrad schaffen wir Transparenz in

der Produktion für die optimale Bedienung der Maschinen sowie die Betriebsdatenerfassung.

Zudem können wir die Produktionszeiten verkürzen und flexibel auf die tägliche Kapazitätsauslastung

reagieren. Insgesamt ermöglichen uns diese Maßnahmen, auch kleine Losgrößen

qualitativ hochwertig und zugleich kostengünstig zu fertigen.

Was sind jetzt die nächsten Schritte?

Dominik Haacke: Wir befinden uns trotz der bisherigen Umsetzungsgeschwindigkeit noch

am Anfang. Wir haben die geplante Prozesslandschaft in sieben Versionen gesplittet und erweitern

das System aktuell Schritt für Schritt. Partnernetzwerke werden aufgebaut für zukünftiges

Load-Balancing. Ebenso erweitern wir im Moment unser Produktportfolio.

Tobias Kaase: Zusammen mit dem Fraunhofer IEM und dem Fraunhofer IML sowie weiteren

Unternehmen und Institutionen sind wir außerdem Teil des it´s owl-Projekts »MOVE –

Maschinelle Intelligenz für die Optimierung von Wertschöpfungsnetzwerken«. In diesem Rahmen

arbeiten wir an einem automatisierten Planungsprozess. Ziel ist eine auf künstlicher Intelligenz

basierende Absatzprognose, die als Pilotprojekt in der mediaprint smart factory umgesetzt

werden soll. Wir hatten eigentlich gedacht, dass diese Thematik erst in drei bis fünf Jahren sehr

hohe Relevanz für uns hat. Die Realität zeigt uns allerdings, dass sie dank der vielen Kleinstbestellungen

und der guten Auslastung aktuell einen immer höheren Stellenwert bekommt.

18 | 48 19 | 48



Kernkompetenz Digitale Transformation

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Kernkompetenz Digitale Transformation

Digitale Heimat PB

Digitale Transformation

von Städten und Gemeinden

am Beispiel Paderborn

Doppelseite wird überarbeitet

Paderborn ist

erstklassig!

Immer. Weiter. Paderborn.

Lösung und Kundennutzen

Das Fraunhofer IEM begleitet Paderborn von Beginn an auf

dem Weg zur digitalen Stadt und unterstützt diese durch die

Erarbeitung einer individuell zugeschnittenen Digitalisierungsstrategie

sowie deren Umsetzung. Grundlage der Strategie

sind eine umfassende Analyse der Ausgangssituation und die

Formulierung einer Vision. Daraus ergeben sich für die Lebensbereiche

Mobilität, Gesundheit und Handel konkrete Ziele und

Anwendungen, wie zum Beispiel eine intelligente Verkehrssteuerung

oder digitale Patientenakten und die Vernetzung

der Krankenhäuser.

© Digitale Heimat PB

© Digitale Heimat PB

Ausgangssituation und Projektziel

Ostwestfalen-Lippe wird die erste digitale Modellregion

in Nordrhein-Westfalen mit der Stadt Paderborn als Leitkommune.

Die Stadt Paderborn hat sich als Pionier in OWL früh mit

dem Thema Digitalisierung beschäftigt und so unter anderem

beim BITKOM-Wettbewerb »Digitale Stadt« den dritten Platz

belegt. Um die digitale Transformation voranzutreiben, hat die

Stadt eigens eine Stabsstelle Digitalisierung eingerichtet. Ziel

ist es, die Stadt mit intelligenten Anwendungen auszustatten

und die Lebensqualität der Bürgerinnen und Bürger durch

digitale Technologien zu verbessern.

Im Laufe der Zusammenarbeit entstand zusätzlich das

Konzept einer Local-Open-Data-Plattform, mit deren Hilfe die

stetig wachsende Datenmenge im öffentlichen Raum besser

genutzt werden kann. Das Konzept umfasst die Optimierung

kommunaler Verwaltungsprozesse, ein Portal für innovative

Bürger-Services und einen Daten-Marktplatz für neue

Dienstleistungen und Geschäftsmodelle im Internet der Dinge

(IoT). Beste Voraussetzungen für Paderborn, sich als lebenswerte

Stadt und als Vorbild für moderne Stadtentwicklung zu

positionieren.

Digitale Heimat PB bündelt als Marke alle

Digitalisierungsaktivitäten der Stadt Paderborn,

welche durch die Stabsstelle Digitalisierung zentral

koordiniert werden. Die Stabsstelle Digitalisierung ist

Ansprechpartner für die über 2.500 Mitarbeitende

der Stadt Paderborn sowie für Unternehmen,

Bürgerinnen und Bürger, wenn es um das Thema

Digitalisierung geht. Hierbei handelt es sich sowohl

um die Digitalisierung der Verwaltungsprozesse wie

auch um IoT-Anwendungen im Stadtgebiet, wie zum

Beispiel neuartige Parksensorik und -leitsysteme zur

einfacheren Suche nach Parkplätzen.

Mitarbeiter: 5

Branche: Öffentlicher Dienst

Standort: Paderborn

20 | 48 21 | 48



A

B

B

C

C

A

A

B

B

A

Kernkompetenz Systems Engineering

MEHR ALS FORSCHUNG MEHR ALS FORSCHUNG Kernkompetenz Systems Engineering

Miele

Systems Engineering

für die Wäschepflege

Neue Methoden und Denkansätze

für die Entwicklung komplexer technischer Systeme

Ausgangssituation und Projektziel

© Miele

Die zunehmende Funktionalität und Vernetzung von

Smart-Home-Produkten bringt neue Herausforderungen für

den Entwicklungsprozess mit sich. Miele begegnet diesen mit

zielgerichtetem Systems Engineering und hat in dem zentralen

Projekt SE4Miele SE-Methoden und -Ansätze für das gesamte

Unternehmen definiert. In einem nächsten Schritt gilt

es, diese Inhalte in den einzelnen Business Units einzupassen

und anzuwenden. Ziele dieser SE-Pilotierung sind die Schulung

der beteiligten Personen, die Erprobung der SE-Einbindung in

die Organisation sowie die Entwicklung von Inhalten für Pilotprojekte.

Lösung und Kundennutzen

Um diese Ziele zu erreichen, wurde zunächst in der

Business Unit Laundry eine auf die Organisation angepasste

Pilotprojektstruktur entwickelt und genutzt: Statt mehrere

Pilotprojekte mit unterschiedlichen Projektteams durchzuführen,

kamen Architekten und Projektleiter zusammen, um gemeinsam

neue Methoden zu erlernen und diese im Anschluss auf

ihre jeweiligen Projekte zu übertragen. Unterstützt wurden sie

dabei von Experten des Fraunhofer IEM. Diese begleiteten die

operative Erarbeitung von Inhalten mit den neuen Methoden

wie zum Beispiel funktionalen Architekturen. Projektübergreifend

wurden die Inhalte und Ergebnisse aus den operativen

Projekten vorgestellt und ausgetauscht, sodass jeder auch aus

den Erfahrungen der anderen lernen konnte. Da die Arbeiten

unterschiedlich weit fortgeschritten waren, konnten auf diese

Weise in kurzer Zeit viele Methoden pilotiert und Ergebnisse

erarbeitet werden.

Durch die enge Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IEM

erlernten Architekten und Projektleiter neue Methoden und

Denkansätze für die Entwicklung komplexer technischer Systeme.

Die gewonnenen Erkenntnisse wurden in den Arbeitsalltag

überführt und helfen bei der zielgerichteten Lösung von vielseitigen

Problemstellungen im Produktentwicklungsprozess.

Die Miele & Cie. KG ist ein deutscher

Hersteller von Haushalts- und

Gewerbegeräten.

Mitarbeiter: ca. 20.500

Umsatz: 4,16 Mrd. Euro

Branche: Elektrogeräte

Standort: Gütersloh

22 | 48 23 | 48



Kernkompetenz Systems Engineering

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Kernkompetenz Systems Engineering

Interview

Christian Laumann

Systemarchitekt Miele

© Christian Laumann

Viktor Wiens

Systemarchitekt Miele

Mit dem Projekt SE4Miele wurden bei Miele die Voraussetzungen für die unternehmensweite

Einführung von Systems Engineering geschaffen. Als Systemarchitekten

sind Sie, Herr Laumann und Herr Wiens, mit für die Überführung der SE-Methoden

in den Unternehmensalltag zuständig. Wie ist hier der aktuelle Stand?

Viktor Wiens: Das Projekt SE4Miele läuft bei uns im Unternehmen bereits seit vier Jahren.

Ziel ist, der zunehmenden Komplexität unserer Geräte und den vielseitigen Anforderungen des

Marktes zu entsprechen. Mit Systems Engineering haben wir ein Werkzeug gefunden, um diese

Herausforderungen zu meistern. Mittlerweile sind wir in der Anwendung, starten quasi mit den

ersten Gehversuchen. Noch sind SE-Methoden nicht in allen Business Units im Einsatz, jedoch

kurzfristig überall eingeplant.

Christian Laumann: Der Start in die Umsetzung verläuft sehr heterogen. Die Business Unit

Small Domestic Appliances hat zum Beispiel bereits ein Projekt umgesetzt, arbeitet zurzeit an

zwei, drei weiteren. Andere sind noch ganz am Anfang. Wir von der Business Unit Laundry beschäftigen

uns seit einem Jahr mit diesem Thema und möchten die Entwicklung der nächsten

Wäschepflegegeneration – von Gesamtgeräten wie zum Beispiel Wäschetrocknern bis hin zu

einzelnen Modulen – mit Systems Engineering umsetzen.

Das heißt, Sie etablieren Systems Engineering in kleinen Schritten anhand einzelner,

auch kleiner Projekte?

Viktor Wiens: Ja, genau. Wir starten mit Projekten, die wir sowieso »vor der Brust« haben,

setzen auch bei Detaillösungen oder bestimmten Funktionalitäten an und steigen in die

Methodenanwendung ein. Dabei hat sich schnell gezeigt, wie hilfreich Systems Engineering

auch im Kleinen bereits sein kann. Sich dazu mit allen Business Units auszutauschen, die Vorteile

zu kommunizieren und auch zu diskutieren, ist wichtig. Es ist ein gemeinsamer Lernprozess:

Wir lernen miteinander und voneinander.

Viktor Wiens: Alle zwei Wochen führen wir mit den Fraunhofer-Experten und den

em-Beratern Methodenworkshops durch und gehen auf konkrete Projekte ein. Alle acht Wochen

tauschen sich die Systemarchitekten aus, vertiefen die Theorie und besprechen den Stand

der jeweiligen Projekte. Und einmal im Monat gibt es einen Erfahrungsaustausch zwischen

allen Business Units. Auf dieser Grundlage soll dann ein unternehmensweiter Standard definiert

werden.

Wie werden diese Veränderungen im Unternehmen aufgenommen und mitgetragen?

Viktor Wiens: Sind die Hintergründe und Ziele klar, ist das Verständnis für die Vorteile und

die Notwendigkeit des Systems Engineering sehr schnell da. Wir haben den Eindruck, dass alle

den Mehrwert sehen, den diese Methode bietet, und auch mit der Richtung einverstanden sind,

in die wir uns entwickeln wollen.

Christian Laumann: Der offene Umgang mit dem Thema und die Kommunikation untereinander

sind wichtig. Ich habe noch keinen Unternehmensbereich erlebt, der sich sträubt.

Natürlich wird es seine Zeit brauchen, bis das Projekt komplett umgesetzt ist. Aber die Infrastruktur

ist da. Die Tools können genutzt werden, Softwarefragen sind geklärt.

Ist schon abzusehen, wann Systems Engineering zum Unternehmensalltag von Miele

gehören wird?

Christian Laumann: Wir möchten im Laufe des kommenden Jahres auf eigenen Füßen

stehen und ab Mitte 2021 Projekte nur noch mit dieser Methodik angehen. Natürlich sind noch

unterschiedliche – zum Beispiel systemseitige – Entscheidungen zu treffen, bevor wir das realisieren

können. Aber das ist das Ziel.

© Viktor Wiens

Wie unterstützt das Fraunhofer IEM bei diesem Prozess?

Christian Laumann: Die Zusammenarbeit mit dem Institut haben wir seit Projektbeginn

kontinuierlich fortgesetzt. Gemeinsam mit dem Fraunhofer IEM und der engineering methods

AG (em) entwickeln und erlernen wir die Methodik weiter. Das ist eine sehr angenehme Partnerschaft

mit einem großen Mehrwert. Die Kombination aus methodisch-theoretischer und

praktischer Expertise erleichtert die Übertragung enorm.

24 | 48 25 | 48



Kernkompetenz Systems Engineering

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Kernkompetenz Systems Engineering

CLAAS

Requirements Engineering

zur Innovationsentwicklung

Technologien und Innovationen

vorausschauend entwickeln

Ausgangssituation und Projektziel

© CLAAS

Eine vorausschauende Technologie- und Innovationsentwicklung

ist fester Bestandteil im Unternehmensalltag der

CLAAS KGaA mbH. Für den weltweit führenden Hersteller von

Landmaschinen ist zukunftsweisendes, innovatives Denken

und Handeln unerlässlich, um die führende technologische

Stellung im Wettbewerb langfristig sicherzustellen. Um auch

der kontinuierlich steigenden Komplexität der Produkte zu entsprechen,

werden interdisziplinäre Entwicklungsansätze wie

Systems Engineering zunehmend relevanter. Auf der Grundlage

bereits umgesetzter Maßnahmen zur Optimierung des

Systems Engineerings plant CLAAS den Aufbau eines dezidierten

Requirement Engineerings.

Lösung und Kundennutzen

Das Fraunhofer IEM unterstützt CLAAS bei der systematischen

Analyse neuer Funktionen auf der Gesamtfahrzeugebene

von Maschinen wie Mähdrescher, Radlader oder Feldhäcksler.

In interdisziplinären Workshops wurde zunächst die

genaue Aufgabenstellung definiert und mit einem ersten, bewusst

früh erstellten Produktkonzept verknüpft. Sogenannte

Partialmodelle, wie zum Beispiel Kontextmodelle oder Funktionsarchitekturen,

dienten zur Dokumentation wesentlicher

Entscheidungen und Entwicklungen. Auf dieser Basis konnten

die zentralen Anforderungen an die neue Fahrzeugfunktion abgeleitet

und methodisch unterstützt weiterentwickelt werden.

Die Inhalte der jeweiligen Partialmodelle wurden miteinander

verknüpft. Auf diese Weise entstand ein nachvollziehbares und

transparentes Gesamtbild der zu entwickelnden Systemfunktionen,

das gezielt für die weiteren Entwicklungstätigkeiten genutzt

werden konnte. Im Rahmen des gemeinsamen Projekts

wurden direkte Ergebnisse für die Entwicklungsarbeit erzielt

und alle Teilnehmenden in Form eines Trainings on the Job in

SE-Methoden geschult.

Die CLAAS Gruppe ist eines der weltweit

führenden Unternehmen für Erntemaschinen,

Traktoren, Anbaugeräte und Agrarsysteme. Als

Bestandteil der CLAAS Gruppe agiert die CLAAS

Industrietechnik GmbH als eigenständiges

Industrieunternehmen mit dem Fokus auf Antriebstechnik

und Hydraulik. Der Mittelständler

entwickelt und produziert Systemlösungen von

der Idee bis hin zur Serienreife.

Mitarbeiter: 11.448 (2019)

Umsatz: 3,898 Mrd. Euro (2019)

Branche: Landtechnik

Standort: Harsewinkel (Stammwerk)

© CLAAS

26 | 48 27 | 48



Kernkompetenz Software Engineering

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Kernkompetenz Software Engineering

dSPACE

Modellbasierte Automotive-

Softwareentwicklung

Mehr Effektivität und Effizienz durch

statische Codeanalyse

Ausgangssituation und Projektziel

Lösung und Kundennutzen

Steuergeräte übernehmen in vernetzten Fahrzeugen

hochkomplexe und sicherheitsrelevante Funktionen. Ist die

Software fehlerhaft, kann das zu aufwendigen Korrekturen

und kostenintensiven Rückrufaktionen wie auch zu Unfällen

führen. Daher werden Steuergeräte und ihre Software ausgiebig

getestet. Hierfür bietet das Unternehmen dSPACE unter

anderem spezielle Software- und Hardwarelösungen an, die

eine Validierung der Steuergerätesoftware im frühen Entwicklungsprozess

erlauben – lange bevor der erste reale Prototyp

existiert.

Möglich wird dies durch digitale Softwaremodelle, die

auf ebenfalls digitalen Modellen des Steuergeräts simuliert

werden. Auch die dazu notwendigen Softwarewerkzeuge,

wie zum Beispiel ein Codegenerator, müssen jedoch aufwendige

Tests durchlaufen. Erhöht wird der Testaufwand zudem

durch die Vielzahl an Konfigurations- und Kombinationsmöglichkeiten

für die in der Automobilindustrie verbreiteten

AUTOSAR-Softwaremodelle. Ziel des Projekts ist es, den Aufwand

für die Codegenerator-Tests zu reduzieren und die Testabdeckung

gleichzeitig zu vergrößern.

Zur Umsetzung dieses Ziels vereint das Fraunhofer IEM in

Kooperation mit dem Software Innovation Campus Paderborn

seine Expertise in den Bereichen der modellbasierten Softwareentwicklung,

des AUTOSAR-Standards, der statischen

Codeanalyse sowie der Konzipierung von domänenspezifischen

Modellierungs- und Programmiersprachen. Um den

Testaufwand zu reduzieren, wurde die für die Codegenerator-

Tests genutzte Programmiersprache gezielt auf die Entwickler

zugeschnitten, was eine kompaktere Ausdrucksweise ermöglicht.

Zur Vergrößerung der Testabdeckung setzt das Projektteam

moderne Technologien aus dem Bereich der statischen

Codeanalyse ein, wodurch der Programmcode automatisch

auf bestimmte Eigenschaften untersucht wird, ohne ihn auszuführen.

Das steigert die Bandbreite der getesteten Szenarien

sowie die Effektivität der Testverfahren.

dSPACE GmbH ist einer der weltweit führenden Anbieter

von Lösungen für die Entwicklung von vernetzten, selbstfahrenden

und elektrisch angetriebenen Fahrzeugen. Mit

dem durchgängigen Lösungsangebot entwickeln und

testen vor allem Automobilhersteller und ihre Zulieferer

Software- und Hardware-Komponenten ihrer neuen

Fahrzeuge lange bevor ein neues Modell auf die Straße

kommt. Mit mehr als 1.800 Mitarbeitern weltweit ist

dSPACE am Stammsitz in Paderborn, mit drei Projektzentren

in Deutschland sowie in den USA, Großbritannien,

Frankreich, Japan, China und Kroatien vertreten.

Mitarbeiter: ca.1.800

Branche: Elektronik- und

Softwareunternehmen

Standort: Paderborn

© Gorodenhoff / Adobe Stock

28 | 48 29 | 48



Kernkompetenz Software Engineering

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Kernkompetenz Software Engineering

Interview

Ulrich Gesing

Gruppenleiter dSPACE

© Ulrich Gesing

Herr Gesing, dSPACE bietet Soft- und Hardwarelösungen für die Überprüfung der

Steuergerätesoftware in vernetzten Fahrzeugen an. Welchen Mehrwert bietet die

Einbeziehung Ihrer Produkte in den Entwicklungsprozess?

Ziel unserer Kunden ist es, Innovationen effizient und pünktlich zu entwickeln. Die Steuergerätesoftware

in modernen Fahrzeugen ist sehr komplex, die Vorgänge sind stark vernetzt und

schwierig zu testen. Tests müssen daher möglichst frühzeitig im Entwicklungsprozess der Kunden

geschehen, um Fehler zu vermeiden. Hier setzen unsere Produkte an. Mit ihnen können

während des gesamten Entwicklungsprozesses einzelne Entwicklungsschritte validiert werden.

Und damit das einwandfrei läuft, wird erwartet, dass unsere Produkte einwandfrei funktionieren.

Das heißt, auch die von dSPACE entwickelten Produkte müssen kontinuierlich Tests

durchlaufen?

Auf jeden Fall. Für unsere eigene Produktentwicklung ist die Qualitätssicherung ein sehr

zentraler Bestandteil. Die Entwicklung neuer Software-Versionen dauert mehrere Monate und

während des gesamten Prozesses findet eine Qualitätssicherung statt. Die besondere Herausforderung

dabei ist, mit den sehr komplexen Modellen der Steuergeräte unserer Kunden

umzugehen. Mit diesen werden verschiedene Situationen und Abläufe simuliert – von internen

Vorgängen über das Fahrverhalten anderer Verkehrsteilnehmer bis hin zu Funktionen des

autonomen Fahrens. Die Vielzahl der Konfigurations- und Kombinationsmöglichkeiten ist

enorm. Das macht die Testerstellung sehr aufwendig.

Wie sind Sie vorgegangen, um das zu erreichen?

Eingestiegen sind wir mit einer sehr ausführlichen Analyse unserer Anforderungen. Was wollen

wir? Was brauchen wir? In Workshops haben wir mit dem Fraunhofer IEM Antworten auf

diese und weitere Fragen gefunden und ein gemeinsames Verständnis unserer Anforderungen

gewonnen. Im nächsten Schritt haben die Projektbeteiligten des Fraunhofer IEM in enger Absprache

mit uns eine Toolkette für unsere eigene Qualitätssicherung entwickelt, konzipiert für

das Systemarchitekturwerkzeug SystemDesk, welches Source Codes für virtuelle Steuergeräte

generiert. Diese Lösung wurde kontinuierlich besprochen und angepasst, sodass sie am Ende

den Source Code mit dem Modell und dem AUTOSAR-Standard abgleicht. Es gab regelmäßige

Workshops und einen engen Austausch mit den Entwicklern. Diese Kommunikation war sehr

gut und sehr wichtig. Es gab in dem einen Jahr der Projektlaufzeit keine Fehlentwicklung und

so gut wie keine Zeitverzögerung. Alles hat auf den Punkt geklappt.

Ist die Lösung bereits bei Ihnen im Unternehmen im Einsatz?

Wir haben einen automatisierten Build- und Testprozess, in den die entwickelten Tools

bereits eingebunden sind und automatisch genutzt werden, bisher für eine Handvoll von Testsituationen.

Das funktioniert sehr gut. Jetzt liegt es an uns, das Ganze weiterzuentwickeln und

weiter auszurollen. Das haben wir uns für die nächsten Monate vorgenommen.

Wie hat das gemeinsame Forschungsprojekt mit dem Fraunhofer IEM zur Bewältigung

dieser Anforderungen beigetragen?

Unser Ziel war es, einen Weg zu finden, um unsere Software auf Basis beliebiger Modelle zu

testen. Also Tests zu entwickeln, die mit möglichst vielen Modellen umgehen können – anstatt

für jedes Modell einen eigenen Test zu konzipieren. So sollte der Aufwand reduziert, die Testabdeckung

aber vergrößert werden.

» Für unsere eigene Produktentwicklung ist die Qualitätssicherung ein sehr zentraler

Bestandteil. Die Entwicklung neuer Software-Versionen dauert mehrere Monate und während

des gesamten Prozesses findet eine Qualitätssicherung statt.«

Ulrich Gesing, Gruppenleiter dSPACE

30 | 48 31 | 48



Kernkompetenz Software Engineering

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Kernkompetenz Software Engineering

GEA

Coaching on the Job

Agile Softwareentwicklung für Ingenieure

Ausgangssituation und Projektziel

© Fraunhofer IEM

GEA Germany ist einer der größten Systemanbieter für

die Nahrungsmittel verarbeitende Industrie. Das Unternehmen

konzentriert sich auf Prozesstechnik und Komponenten

für anspruchsvolle Produktionsverfahren und fertigt zum Beispiel

Separatoren, Dekanter und Industriezentrifugen. Vor der

Inbetriebnahme beim Kunden stellt GEA die speicherprogrammierbaren

Steuerungen (SPS) der Produktionsanlagen für den

jeweiligen Prozess vor Ort ein. Dies geschieht bisher überwiegend

manuell über eine grafische Oberfläche der Anlagen. Der

Vorgang nimmt jedoch viel Zeit in Anspruch und ist zudem

fehleranfällig.

Lösung und Kundennutzen

Das Fraunhofer IEM begleitete GEA bei der Weiterentwicklung

eines prototypischen Administrationswerkzeugs, mit

dem die Steuerungen automatisch eingestellt werden können.

Zum einen unterstützen Experten bei der Konzipierung,

Technologieauswahl und Entwicklung der Software sowie bei

dem Aufbau einer modernen Entwicklungsinfrastruktur mit

Continuous Integration. Auf diese Weise können neue Programmteile

sofort getestet und zusammengeführt werden.

Zum anderen wurden den GEA-Mitarbeitenden fortgeschrittene

Kenntnisse der Softwaretechnik vermittelt und sie wurden

in der kundenzentrierten, agilen Entwicklungsmethode Scrum

ausgebildet. Diese einzigartige Kombination aus inhaltlicher

Mitarbeit und bedarfsgerechten Schulungsformaten stellt eine

hohe Qualität der zu entwickelnden Software sicher. Zusätzlich

sorgt sie für einen nachhaltigen Kompetenzaufbau und

befähigt die GEA-Mitarbeitenden für die kontinuierliche Weiterentwicklung

und Pflege der eigenen Softwareprodukte.

Aus dem Prototyp des Administrationswerkzeugs entstand ein

modernes, webbasiertes Tool, das erfolgreich in unterschiedlichen

Bereichen des Unternehmens, zum Beispiel in der Softwareentwicklung,

auf dem Prüfstand und sogar von Kunden

selbst eingesetzt wird.

Die GEA Group AG ist einer der größten

Systemanbieter für die Nahrungsmittel

verarbeitende Industrie sowie ein breites

Spektrum weiterer Branchen. Das international

tätige Technologieunternehmen

konzentriert sich auf Prozesstechnik und

Komponenten für anspruchsvolle Produktionsverfahren

in unterschiedlichen Endmärkten.

Mitarbeiter: ca. 17.800

Umsatz: ca. 4,83 Mio. Euro

Branche: vorrangig Maschinenbau

Standort: Düsseldorf

32 | 48 33 | 48



Kernkompetenz IT-Security

MEHR ALS FORSCHUNG MEHR ALS FORSCHUNG Kernkompetenz IT-Security

achelos

Optimierte Open-Source-

Software verbessert

Entwicklungsprozess

CogniCrypt unterstützt Entwickler

bei der sicheren Benutzung von

Kryptographie-Bibliotheken

© achelos

kontinuierlichen Weiterentwicklung von CogniCrypt beigetragen.

Die Software wurde weiterhin entsprechend der technischen

Richtlinie 02102-1 des BSI-Standard um einen Regelsatz

erweitert, der Fehlbenutzungen der meistverwendeten Funktionen

der Bouncy-Castle-Bibliothek – einer Sammlung quelloffener

kryptographischer Programmierschnittstellen – erkennt

und Sicherheitslücken frühzeitig vermeidet.

Die Projektpartner haben CogniCrypt gemeinsam weiterentwickelt

und die Softwareentwicklung sicherer und hochwertiger

gemacht. Die aktuelle Version von CogniCrypt ist bei

achelos erfolgreich im Einsatz: Die Experten des Softwareentwicklungsunternehmens

werden durch das Werkzeug bei

Code Reviews zusätzlich unterstützt und profitieren von den

Nachweisen korrekt genutzter Anwendungsschnittstellen.

Ausgangssituation und Projektziel

Lösung und Kundennutzen

Kryptographie ist die Kernkomponente vieler Sicherheitsfunktionen

in einer Software. Jedoch passieren leicht Fehler bei

der Nutzung von Software-Bibliotheken, die kryptographische

Funktionen bereitstellen. Eine fehlerhafte Nutzung der Bibliotheken

kann sogar die Sicherheit der entwickelten Software

gefährden. Zusammen mit dem Softwarehersteller achelos

arbeitete das Fraunhofer IEM an einer Lösung zur korrekten

Benutzung von Kryptographie-Bibliotheken. Das Werkzeug

CogniCrypt soll an verschiedenen Stellen im Softwareentwicklungsprozess

integriert werden und so die Sicherheit der Software

verbessern, indem die richtige Anwendung von Kryptographie-Bibliotheken

sichergestellt wird.

CogniCrypt ist ein Open-Source-Werkzeug zur statischen

Codeanalyse. Es gibt Softwareentwicklern Informationen

über die Qualität ihres Programmcodes bezüglich der Nutzung

von Kryptographie-Bibliotheken. Das Fraunhofer IEM hat

CogniCrypt an zwei Stellen in den Softwareentwicklungsprozess

bei achelos integriert: zum einen in die Entwicklungsumgebung,

damit die Entwickler frühestmöglich eine

Rückmeldung zu einer fehlerhaften Benutzung der Kryptographie-Bibliothek

erhalten; zum anderen in die Continuous

Integration, wodurch Entwickler auf eine Übersicht der Fehlerbehebung

im zeitlichen Verlauf zugreifen können. Diese Integration

wurde von achelos umfassend getestet und hat zur

achelos GmbH ist ein führender Spezialanbieter

von herstellerunabhängigen, hochperformanten

Produkten, Lösungen und Diensten in sicherheitskritischen

Anwendungsfeldern. Neben

übergreifenden Sicherheitsthemen fokussiert

sich das 2008 gegründete Unternehmen auf

Industrielösungen in den Segmenten Health,

Mobility, Public und IoT.

Mitarbeiter: 75

Branche: IT

Standort: Paderborn

34 | 48 35 | 48



Kernkompetenz IT-Security

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Kernkompetenz IT-Security

Interview

Thomas Freitag

Geschäftsführer

achelos

Herr Freitag, achelos ist ein Softwarehersteller. Welche Rolle spielen kryptographische

Funktionen bei Ihren Produkten?

Wir entwickeln unter anderem hochsichere Softwareprodukte, die nach verschiedenen

Zertifizierungsstufen geprüft werden. Da ist sehr viel Kryptographie enthalten, die korrekt

anzuwenden ist, damit keine Sicherheitslücken entstehen. Unsere Produkte werden häufig

in sicherheitskritischen Anwendungsfeldern eingesetzt, zum Beispiel im Gesundheitswesen,

Zahlungsverkehr oder im Bereich Connected Car. Bei dieser Software ist die Qualität extrem

wichtig. Hinzu kommt: Nachträgliche Änderungen sind an sehr komplexe Prozesse geknüpft,

die viel Zeit und Geld kosten.

Wie haben Ihre Mitarbeitenden auf die Einführung von CogniCrypt reagiert?

Wir haben CogniCrypt zentral in unseren Continuous-Integration-Prozess im Build-Tool

Jenkins integriert. Die Auswertung erfolgt automatisiert und die Ergebnisse werden im Build-

Tool versioniert angezeigt. Das heißt, unsere Entwickler mussten keine neuen Tooloberflächen

kennenlernen oder sich neue Programmiersprachen erarbeiten. Es gibt aber auch die Möglichkeit

ein Eclipse Plugin zu nutzen, das dem Entwickler in der IDE die CogniCrypt-Hinweise

anzeigt und unkompliziert anwenden lässt. Der Aufwand für die Mitarbeitenden ist also gering

und der Mehrwert groß. Die Reaktionen auf diese neue Unterstützung waren und sind durchweg

sehr positiv.

Wie kann das gemeinsam mit dem Fraunhofer IEM entwickelte Open-Source-

Werkzeug CogniCrypt die Sicherheit der Software stärken?

Das Tool unterstützt uns im gesamten Entwicklungsprozess. Unsere Produkte werden kontinuierlich

geprüft, um Probleme oder auch mögliche Fehler frühzeitig zu erkennen und die

Software in der Entwicklung direkt anzupassen. Damit das gelingt, nutzen wir mehrere Codeanalyse

Tools (u. a. CheckStyle, SpotBugs, PMD/CPD), um die Codequalität der Software zu

verbessern. CogniCrypt unterstützt die Programmierarbeit im Bereich Kryptographie, deckt

Fehler auf und informiert, wenn etwas nicht den Vorgaben entsprechend programmiert ist.

Auf diese Weise konnten wir quasi eine Sicherheitsstufe mehr in den Entwicklungsprozess einführen,

was zu einer weiteren Qualitätssteigerung führt.

Welche Projekte haben Sie für die Zukunft geplant?

Wir arbeiten kontinuierlich an der Optimierung und Qualität unserer zu entwickelnden

Software – auch gemeinsam mit dem Fraunhofer IEM. Zurzeit ist ein weiteres Projekt, der

AI-DevAssist, in Planung. Daran sind neben uns und dem Fraunhofer IEM unter anderem die

Universität Paderborn und die Universität Bonn beteiligt. AI-DevAssist schließt an CogniCrypt an.

Ziel ist es, KI-gestützte Methoden zur Schwachstellenerkennung und -verhinderung zu

erforschen und Demonstratoren zu entwickeln. Sie sollen die Entwicklung einer Software

leichter, schneller und vor allem sicherer machen.

© Thomas Freitag

Mittlerweile ist das Tool bei Ihnen im Unternehmen im Einsatz. Mit welcher Resonanz?

Im Januar 2019 haben wir das Projekt mit dem Fraunhofer IEM begonnen, Mai 2019 war es

abgeschlossen. Mittlerweile ist CogniCrypt seit über einem Jahr bei uns im Einsatz. Am Anfang

haben wir den Prototypen für nur ein Projekt integriert. Aktuell arbeiten wir daran, das Tool

Schritt für Schritt auf jedes Projekt mit hohen Sicherheitsanforderungen und kryptographischen

Funktionen anzuwenden. Dank CogniCrypt sind gerade zu Beginn der Implementierung Fehler

aufgefallen. Es waren Kleinigkeiten, aber die sind dennoch wichtig. Das Tool bringt uns und

unseren Kunden echte Vorteile.

Dieses weitere gemeinsame Projekt spricht ja für gute Erfahrungen. Wie würden Sie

die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IEM beschreiben?

Das kann ich nur bestätigen, wir haben sehr gute Erfahrungen gemacht! Beide Seiten

haben auf Augenhöhe miteinander gearbeitet: mit einem hohen Expertenwissen und mit einer

ehrlichen Kommunikation. Das war uns sehr wichtig. Denn man sollte auch offen über Fehler

sprechen können. Wir waren an manchen Punkten sehr kritisch. Aber unser Feedback – auch

und gerade das kritische – wurde immer sehr gut angenommen und umgesetzt. Nur so kommt

man gemeinsam weiter. Und natürlich ist es für uns als mittelständisches Unternehmen wichtig,

neue Aspekte aus der Forschung kennenzulernen. Nicht stehen zu bleiben. Uns weiterzuentwickeln.

Wir sind offen für neue Wege, neue Technologien und kontinuierliche Verbesserungen.

CogniCrypt war ein wichtiger Schritt. Und es werden weitere folgen. Wir freuen uns darauf!

36 | 48 37 | 48



Kernkompetenz IT-Security

MEHR ALS FORSCHUNG MEHR ALS FORSCHUNG Kernkompetenz IT-Security

VDMA

Schulung

»Security by Design«

Maschinen von Beginn an sicher entwickeln

Ausgangssituation und Projektziel

Die Digitalisierung im Maschinen- und Anlagenbau ist im

vollen Gange. Maschinen sind zunehmend miteinander und

mit digitalen Services vernetzt. Sie werden Teil des Industrial

Internet of Things. Das gibt jedoch auch Cyber-Attacken eine

neue Angriffsfläche, die vom Ausspähen sensibler Daten bis

zur Manipulation und Störung des Betriebs reichen können.

Erschwerend kommt hinzu, dass Sicherheitsschwachstellen

auch die funktionale Sicherheit (engl. Safety) beeinträchtigen

können: Bei vernetzten Systemen gibt es keine Safety mehr

ohne Security!

Schon bei der Entwicklung und Konstruktion von Maschinen

und Anlagen müssen daher alle Sicherheitsanforderungen

an Soft- und Hardware berücksichtigt und auf den kompletten

Lebenszyklus ausgerichtet werden. Dafür fehlt bei Herstellern

und in Unternehmen oftmals die notwendige Expertise.

Lösung und Kundennutzen

Das Fraunhofer IEM und das Fraunhofer IOSB haben gemeinsam

mit dem Maschinenbau-Institut aus Frankfurt ein

Seminar konzipiert, um die notwendige Expertise in den Unternehmen

des Maschinen- und Anlagenbaus aufzubauen.

Ziel der Weiterbildung »Security by Design – Maschinen von

Beginn an sicher entwickeln« ist es, das den Projektpartnern

vorliegende und für Security by Design erforderliche Knowhow

in die breite industrielle Praxis zu transferieren.

Dazu wurden in enger Zusammenarbeit mit dem VDMA

Arbeitskreis Industrial Security konkrete Bedarfe auf Unternehmensseite

erhoben und bei der Konzeption des Seminars

berücksichtigt. So folgt auch der inhaltliche Aufbau der Weiterbildung

dem Grundsatz »Security by Design« und zeigt, wie

Sicherheitsanforderungen über den gesamten Entwicklungsprozess

betrachtet werden müssen, um bestmöglich abgesicherte

Produkte zu erstellen. Nach Abschluss des Seminars verfügen

die Teilnehmenden über Strategien, Maßnahmen und

Know-how, um im eigenen Unternehmen eine der Norm IEC

62443 entsprechende Produktentwicklung umzusetzen.

Das Maschinenbau-Institut ist ein Unternehmen

des VDMA und bereits seit 1972

Partner für die berufliche Weiterbildung von

Fach- und Führungskräften aus dem Maschinenbau

und Anlagenbau und verfügt über

mehr als 40 Jahre Erfahrung in der Personalentwicklung.

Mit rund 3.000 Teilnehmern

im Jahr bietet das Maschinenbau-Institut ein

breites Themenspektrum an.

Branche: Maschinenbau

Standort: Frankfurt

© VDMA

38 | 48 39 | 48



Kernkompetenz Virtualisierung und Modellbildung

MEHR ALS FORSCHUNG MEHR ALS FORSCHUNG Kernkompetenz Virtualisierung und Modellbildung

CLAAS Industrietechnik

Augmented Reality

in der Landtechnik

Interaktive Produktpräsentation im Vertrieb

© CLAAS

Ausgangssituation und Projektziel

CLAAS Industrietechnik aus Paderborn präsentiert alle zwei

Jahre auf der AGRITECHNICA, der Weltleitmesse für Landtechnik,

Neuheiten im Bereich der Antriebstechnik und Hydraulik.

Die Innovationen und Alleinstellungsmerkmale finden jedoch

oft im Inneren der Produkte statt und sind für Besucher nicht

sichtbar. Eine Herausforderung für den Verkaufsprozess, den

das Unternehmen durch den Einsatz von Augmented Reality

unterstützen wollte.

verschiedene Innovationen und Alleinstellungsmerkmale mithilfe

der App erleben. Anhand von interaktiven Animationen

werden Funktionen, wie zum Beispiel die hydropneumatische

Federung des TERRA TRAC, visualisiert. Zudem ermöglicht die

App den Blick ins Innere des EQ Getriebes, um dessen einzigartige

Funktionalität anschaulich erklären zu können. Interessierte

Kunden erhalten durch die App ein besseres Verständnis der

Produktinnovationen und können deren Einsatzmöglichkeiten

besser bewerten. Die App kann an allen Produkten desselben

Typs angewendet werden. Der Einsatz für Vertriebs- und Marketingzwecke

ist möglich und eine Weiterentwicklung der App zu

Wartungs- und Reparaturzwecken wird aktuell bewertet.

Lösung und Kundennutzen

Ziel der Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IEM war die

Entwicklung einer Augmented-Reality-App für Mobilgeräte,

mit der sich virtuelle Inhalte in realen Umgebungen visualisieren

und leicht erklären lassen. Das Projektteam des Fraunhofer IEM

übertrug hierzu die CAD-Daten in ein geeignetes Format, fügte

Texturen für die Darstellung der Flächen hinzu und erstellte

Animationen. Die Erkennung der Produkte und Positionierung

der virtuellen Animationen erfolgte anhand eines 3D-Trackings.

Für die Anwendung dieser neuartigen Objekterkennung wurden

die Komponenten live gescannt, um die tatsächlichen Dimensi-

© CLAAS

onen unter Berücksichtigung der Lichtverhältnisse zu erfassen

und eine hochwertige Darstellung zu gewährleisten. Dadurch

ermöglicht die App die Präsentation der Komponenten anhand

maßstabsgetreuer 3D-Modelle sowie zugehöriger Produktvideos

und Datenblätter.

Am TERRA TRAC Raupenlaufwerk und dem stufenlosen

EQ200 Getriebe können Messebesucher der AGRITECHNICA

CLAAS Industrietechnik GmbH bietet innovative

Lösungen der Antriebstechnik und Hydraulik.

Mit mehr als 600 Mitarbeitern am Standort

Paderborn werden Systemlösungen von der Idee

bis zur Serienreife entwickelt und produziert.

Mitarbeiter: ca. 600

Branche: Landtechnik

Standort: Paderborn

40 | 48 41 | 48



Kernkompetenz Virtualisierung und Modellbildung

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Kernkompetenz Virtualisierung und Modellbildung

Interview

Seit wann setzt CLAAS Industrietechnik Augmented Reality (AR) auf Messen ein?

Für die AGRITECHNICA 2017 haben wir, gemeinsam mit dem Fraunhofer IEM, eine AR-

Anwendung in einer App entwickelt und vorgestellt. Wir waren das erste Unternehmen im

Bereich »System & Components« der AGRITECHNICA, das Augmented Reality für seine Produktpräsentation

genutzt hat.

» Die App bietet die Möglichkeit, positionsunabhängig in das jeweilige Produkt schauen

zu können. Das begeistert die Menschen.«

Antonius Lüke, Key Account Manager CLAAS Industrietechnik

Antonius Lüke

Key Account Manager

CLAAS

Industrietechnik

© Antonius Lüke

Was möchten Sie mit Augmented Reality erreichen?

Wir möchten den Messebesuchern und unseren Kunden einen Blick in unsere Produkte

ermöglichen, um die Funktionalität unserer Produkte greifbarer zu machen. Augmented

Reality ermöglicht im realen Umfeld die virtuelle Darstellung von verborgenen Besonderheiten

der Produkte. Das bewegte Bild am realen Exponat und der Blick in unterschiedliche Ebenen

holen die Menschen anders ab.

Natürlich geht das auch mit einer Animation oder im Gespräch am Exponat. Aber die App

bietet die Möglichkeit, positionsunabhängig in das jeweilige Produkt schauen zu können. Das

begeistert die Menschen.

Was waren besondere Herausforderungen bei der Entwicklung der App?

Uns war wichtig, dass die App nicht nur einseitig eingesetzt werden kann, sondern auch

andere Medien wie Animationen oder Präsentationen integriert werden und das Ganze somit

für die allgemeine Vertriebsarbeit nutzbar ist. Ein weiterer Punkt war die optische Erkennung.

Damit diese einwandfrei funktionieren kann, ist die Positionierung und Beleuchtung der Exponate

ein wesentliches Thema. Und die kann insbesondere auf Messen stark variieren.

Die App soll weiterentwickelt werden. Gibt es hierfür bereits konkrete Pläne?

Die App wurde sehr erfolgreich auf Messen genutzt und hat darüber hinaus enormes

Potenzial. Wir sehen definitiv weitere Anwendungsbereiche, zum Beispiel im Bereich Service

und Produktmarketing. Es gibt Überlegungen, die AR-Animationen auch in andere Apps des

Unternehmens zu integrieren und so unter anderem für Wartungen oder Schulungen nutzbar

zu machen. Doch vorab muss geklärt werden, für welche Produkte oder Arbeiten das sinnvoll

ist. Also: Was ist umsetzbar, praktikabel und wirtschaftlich. Mit diesen Punkten beschäftigen

wir uns gerade.

Wie haben Sie die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IEM erlebt?

Als sehr professionell und unkompliziert. Wir sind auch aktuell mit dem Fraunhofer IEM in

stetigem Austausch. Besonders beeindruckt hat uns die kontinuierliche Flexibilität des Teams.

Insbesondere wenn große Messeauftritte bevorstehen, ist das sehr wichtig.

» Augmented Reality ermöglicht im realen Umfeld die virtuelle Darstellung von verborgenen

Besonderheiten der Produkte. Das bewegte Bild am realen Exponat und der Blick in unterschiedliche

Ebenen holen die Menschen anders ab.«

Antonius Lüke, Key Account Manager CLAAS Industrietechnik

42 | 48 43 | 48



Kernkompetenz Virtualisierung und Modellbildung

MEHR ALS FORSCHUNG

MEHR ALS FORSCHUNG

Kernkompetenz Virtualisierung und Modellbildung

Miele

Virtuelle Prototypen

Optimierte Entwicklungsprozesse für

Haushalts- und Gewerbegeräte

© Miele

Ausgangssituation und Projektziel

Die Funktionalität von Hausgeräten nimmt mit dem Trend

hin zu Smart Home stark zu. Diese zu entwickeln, zu realisieren

und zu testen, bedeutet einen hohen Aufwand und ist mit

herkömmlichen Herangehensweisen kaum noch umsetzbar.

Abhilfe schafft die modellbasierte Entwicklung. Diese gilt es

im Rahmen der X-in-the-Loop-Projekte in die gelebte Entwicklung

zu integrieren, um einen nachhaltigen Nutzen für Miele

zu generieren.

Lösung und Kundennutzen

.

Miele, Synonym für hohe Qualität und lange Lebensdauer,

ist Premiumhersteller für Hausgeräte. Um den damit verbundenen

Ansprüchen auch nachhaltig gerecht zu werden, setzt

Miele auf innovative Entwicklungsmethoden. Hier unterstützt

das Fraunhofer IEM durch die Integration der modellbasierten

Entwicklung in die Prozesse im Hause Miele.

Zusammen mit den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern

von Miele werden virtuelle Prototypen von Waschautomaten,

Trocknern und Geschirrspülern erstellt und an unterschiedlichen

Stellen im Prozess genutzt und nachhaltig verankert.

So wird zum Beispiel das Testen der Steuergeräte durch die

Kopplung mit entsprechenden Simulationsmodellen deutlich

beschleunigt. Es werden sowohl Steuerungen als auch

physikalische Vorgänge der Systeme abgebildet und simulativ

untersucht.

Das Fraunhofer IEM strebt bei diesem Projekt eine ganzheitliche

Herangehensweise an. Das bedeutet, dass neben der

Modellierung der Systeme die Mitarbeiter darin geschult werden,

die entsprechenden Werkzeuge eigenständig zu nutzen.

Durch das entwicklungsübergreifende Arbeiten mit virtuellen

Prototypen werden die Prozesse optimiert, um die Produkte

intensiv entwickeln und testen zu können. Das sichert nachhaltig

die Qualität der Premiumprodukte von Miele.

Die Miele & Cie. KG ist ein deutscher

Hersteller von Haushalts- und

Gewerbegeräten.

Mitarbeiter: ca. 20.500

Umsatz: 4,16 Mrd. Euro

Branche: Elektrogeräte

Standort: Gütersloh

44 | 48 45 | 48



Kontakt und Impressum

MEHR ALS FORSCHUNG MEHR ALS FORSCHUNG Kontakt und Impressum

Kontakt

Fraunhofer-Institut für

Entwurfstechnik Mechatronik IEM

Zukunftsmeile 1

33102 Paderborn

Telefon +49 5465-101

Fax +49 5465-102

info@iem.fraunhofer.de

www.iem.fraunhofer.de

Ihre Ansprechpartner

Dr.-Ing. Harald Anacker

Abteilung Systems Engineering

harald.anacker@iem.fraunhofer.de

Dr.-Ing. Christian Henke

Abteilung Scientific Automation

christian.henke@iem.fraunhofer.de

Dr.-Ing. Lydia Kaiser

Abteilung Systems Engineering

lydia.kaiser@iem.fraunhofer.de

Dr.-Ing. Arno Kühn

Abteilung Strategische Produktund

Unternehmensgestaltung

arno.kuehn@iem.fraunhofer.de

Dr. Matthias Meyer

Abteilung Softwaretechnik

und IT-Sicherheit

matthias.meyer@iem.fraunhofer.de

Impressum

Herausgeber

Prof. Dr.-Ing. habil. Ansgar Trächtler

Prof. Dr. Eric Bodden

Prof. Dr.-Ing. Roman Dumitrescu

Redaktion

Gestaltung und Satz

Anell Bernard

Corinna Ten-Cate

Danuta Drwecki

Alle Rechte vorbehalten. Vervielfältigung

und Verbreitung nur mit Genehmigung der

Redaktion.

Bildnachweis Titel

NDABCREATIVITY,

Adobe Stock

© Fraunhofer IEM, Paderborn

Erscheinungstermin: Jan. 2021

46 | 48

47 | 48



Aktuelle Informationen aus dem Fraunhofer IEM finden

Sie auf unserer Webseite www.iem.fraunhofer.de

oder auf unseren Social-Media-Kanälen. Klicken Sie auf

die Buttons und gelangen Sie direkt zu unseren Kanälen.

Diese Broschüre wurde gedruckt auf

100% Recyclingpapier, ausgezeichnet

mit dem Umweltzeichen Blauer Engel.

Hurra! Ihre Datei wurde hochgeladen und ist bereit für die Veröffentlichung.

Erfolgreich gespeichert!

Leider ist etwas schief gelaufen!